package DataStructures.Queue;

import java.util.Scanner;

public class CircleArrayQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        //测试
        System.out.println("测试数组模拟循环环形队列的案例");
        //创建一个环形队列 有一个空位作为标记 也即队满的情况下队列也有一个位置是空的 不允许出现全部都有元素的情况
        CircleArray queue = new CircleArray(4);
        //接收用户输入
        char key = ' ';
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        boolean loop = true;
        //输出一个菜单
        while (loop) {
            System.out.println("s(show):显示队列");
            System.out.println("e(exit):退出程序");
            System.out.println("a(add):添加数据到队列");
            System.out.println("g(get):从队列取出数据");
            System.out.println("h(head):查看队列头的数据");
            //接收一个字符
            key = scanner.next().charAt(0);
            switch (key) {
                case 's':
                    queue.showQueue();
                    break;
                case 'a':
                    System.out.println("输入一个数");
                    int value = scanner.nextInt();
                    queue.addQueue(value);
                    break;
                case 'g':
                    try {
                        int res = queue.getQueue();
                        System.out.printf("取出的数据是%d\n",res);
                    }catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'h':
                    try {
                        int res = queue.headQueue();
                        System.out.printf("队列头的数据是%d\n",res);
                    }catch (Exception e) {
                        System.out.println(e.getMessage());
                    }
                    break;
                case 'e':
                    scanner.close();
                    loop = false;
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }
        System.out.println("程序退出");
    }
}

//环形队列指针逻辑定义有所改动
class CircleArray {
    //表示数组的最大容量
    private int maxSize;
    //指向队列头(指针)
    private int front;
    //指向队列尾(指针)
    private int rear;
    //该数组用于存放数据 模拟队列
    private int[] arr;

    //构造函数
    public CircleArray(int arrMaxSize) {
        maxSize = arrMaxSize;
        arr = new int[maxSize];
        //头指针指向的是队列的第一个元素的位置
        front = 0;
        //尾指针指向队列最后一个元素的后一个位置
        rear = 0;
    }

    //判断队列是否满
    public boolean isFull() {
        //因为是循环队列 而且又要空出一个位置(即队满的时候一定是有一个位置是空的) 所以要对长度取模
        return (rear + 1) % maxSize == front;
    }

    //判断队列是否为空
    public boolean isEmpty() {
        //当头指针等于尾指针 则队空
        return rear == front;
    }

    //添加数据到队列
    public void addQueue(int n) {
        //判断队列是否满
        if (isFull()) {
            System.out.println("队满，不能加入数据");
            return;
        }
        //直接将数据加入
        arr[rear] = n;
        //将rear后移 这里必须考虑取模
        rear = (rear + 1) % maxSize;
    }

    //获取队列的数据 也即出队列
    public int getQueue() {
        //判断队列是否为空
        if (isEmpty()) {
            //通过抛出异常来处理 而且throw一般会马上终止 所以无须写return
            throw new RuntimeException("队列空，无法取出数据");
        }
        //这里需要分析出front是指向队列的第一个元素
        //1.先把front对应的值保存到一个临时变量
        //2.将front后移
        //3.将临时保存的变量返回
        int value = arr[front];
        front = (front + 1) % maxSize;
        return value;
    }

    //显示队列的所有数据
    public void showQueue() {
        //遍历
        if (isEmpty()) {
            System.out.println("队列空，无数据");
            return;
        }
        //从front开始遍历 遍历多少个元素
        for (int i = front ; i < front + size() ; i++) {
            //格式化输出元素的时候 索引可能会出现数组越界的情况(尾指针在头指针前面) 所以要取模才是真实的位置
            System.out.printf("arr[%d]=%d\n",i % maxSize,arr[i % maxSize]);
        }
    }

    //求出当前队列有效数据的个数
    public int size() {
        //尾指针-头指针(这个时候有可能为负数 即 循环队列 尾指针可能在头指针的前面 所以要加上长度才是真正数据的结尾)+长度 % 长度
        return (rear + maxSize - front) % maxSize;
    }

    //显示队列的头数据 注意不是取出数据
    public int headQueue() {
        //判断
        if (isEmpty()) {
            throw new RuntimeException("队列空，无法查看数据");
        }
        return arr[front];
    }
}
